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2025,45(4):1-8, DOI:
Abstract:
针对深部磷矿开采过程中充填体强度设计的工程难题,采用现场监测与数值模拟相结合的方法,对采场胶结充填体全时序(充填阶段、养护阶段、承载阶段)应力进行监测,从而获得充填体内部应力演化规律.数值模拟分析表明,第一阶段采充结束后,主要由预留矿柱承载上覆岩体产生应力;第二阶段采充结束后,采场充填体应力分布不均匀,充填体内部呈现“中间大,两头小”的应力分布模式,充填矿柱平均受力为3.0 MPa.现场实测数据分析表明,充填体为被动承载体,爆破开采充填体旁矿柱后,充填体才开始逐渐承载.充填体侧矿柱回采后,竖向应力最大达0.714 MPa.矿区采用设计强度为3.0~3.5 MPa的充填体,能够抵抗爆破开采产生的扰动应力,充填体处于稳定状态.
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2025,45(4):9-15, DOI:
Abstract:
为解决上宫金矿急倾斜软破薄矿脉开采安全性差、损失贫化率大等问题,采用脉外采准中深孔分段空场法对F1-Ⅲ号矿脉进行了现场工业试验研究.结果表明:所有采准工程布置在脉外稳定岩体中,从脉外巷道向矿体内钻凿中深孔控制并回采矿体能够确保施工过程安全;采用以出矿进路作为爆破的初始自由面,３~４排炮孔同时由下向上逐次爆破形成全断面的无切割工程爆破拉槽技术能够显著减少安全隐患,降低开采费用,简化施工工艺;凿岩过程精确地判定围岩和矿脉的分界线,使用塑料套管护孔,并采取精细化爆破技术进行回采,采场工艺参数确定为最小抵抗线1.5 m、排距1.5 m、孔底距2.0 m、炸药单耗0.22 kg/t时,爆破效果最好,损失率降到了10.1 ％,贫化率降到了12.4％,采场生产能力较浅孔留矿法提高了54.6 t/d,采矿直接成本降低了11.06 元/t.
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2025,45(4):16-22, DOI:
Abstract:
为实现某高价值铁矿体崩落法转充填法开采的顺利过渡,从采场稳定性和充分回采高价值矿体的角度提出了一种崩落法转充填法的联合开采方案.采用简化梁法和鲁别涅伊特法初步计算出崩落法转充填法过渡区域隔离顶柱厚度分别为10.6 m 和9.4 m.以两种隔离顶柱厚度的理论计算结果为参考,通过FLAC3D软件对该铁矿崩落法转充填法联合开采方案进行数值模拟,界定出该铁矿崩落法转充填法联合开采方案过渡区域的隔离顶柱厚度为10m.将研究结果应用于该铁矿实际生产,取得了良好的经济效益,为同类型矿山崩落法转充填法工艺提供了参考.
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2025,45(4):23-30, DOI:
Abstract:
针对废石胶结充填体在充填过程中常出现的分层现象,对分层充填体的充填效果开展了研究.对废石胶结充填体进行切片,分析了充填体不同分层的骨料分布特征.然后通过数值模拟,对比分析分层和不分层废石胶结充填体对采空区充填效果的影响.研究发现:充入分层废石胶结充填体的采空区顶板中部应力约为3.68 MPa,充入不分层废石胶结充填体的采空区顶板中部应力约为3.61 MPa,不分层充填体顶板沉降程度明显更小,可以对顶板提供更稳定的支护;不分层充填体侧帮受力均匀,位移较小,最大位移为3.76 mm;分层充填体侧帮位移上部小,向下逐渐增大,最大位移为4.46 mm;分层充填体上层细骨料分布较多,使其受压力易变形,而不分层充填体内部废石分布均匀,整体承载能力更强,形变相对较小.因此,在进行充填体配比时要尽量控制充填体的分层现象,为矿山安全生产提供重要保障.
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2025,45(4):31-38, DOI:
Abstract:
嗣后充填矿山二步骤回采时,两侧一步骤揭露充填体的稳定性是安全回采的关键.通过数值模拟和现场监测手段对某铁矿5371采场一步骤充填体单侧揭露条件下不同位置的应力和位移状态进行了研究,结果表明:揭露充填体底部测点的垂直应力变化最大,约为0.48 MPa;顶部越靠近揭露面测点的水平位移越大,最大水平位移约32 mm;二步骤矿柱的回采速率与揭露充填体的最大垂直应力和最大水平位移值均呈对数关系,对充填体底部垂直应力的影响较小,约为1.92％,不同开挖次数对充填体顶部水平位移的影响较大,约为5.65％.现场监测结果显示,二步骤回采时,单侧揭露充填体中部应力变化较大,约为0.3 MPa,顶部测点水平位移最大,约为30 mm,与数值模拟结果基本一致.研究结果可为该铁矿二步骤回采工作提供安全保障.
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2025,45(4):39-45, DOI:
Abstract:
探究了冻融循环作用下尾矿材料力学特性的演变规律,以期为尾矿坝的安全性和稳定性评估提供理论依据.对不同含水率的尾矿试样进行了1,3,5,7,9次冻融试验,并在100 kPa至400 kPa的围压条件下进行了三轴剪切试验.试验结果表明,随着冻融循环次数的增加,尾矿的宏观结构变形显著增大,尤其是当含水率为15％时,经过7次冻融循环后,尾砂的孔隙结构发生了显著变化,0~250μm3 体积级别的孔隙数量明显增多.此外,研究发现增大围压可以提高尾矿的弹性模量,并抑制冻融循环作用对尾矿的损伤.尾矿的变形模量在经历5次冻融循环后趋于稳定,而高含水率的尾矿样本展现出较低的黏聚力、内摩擦角和变形模量.
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2025,45(4):46-54, DOI:
Abstract:
针对水泥基充填体抗压强度低、充填成本高、充填效果差的技术瓶颈,采用超声波技术改善水泥基充填料浆的性能,通过开展三因素四水平的正交试验,探究超声功率、超声时间和搅拌时间对水泥基充填料浆流变性能和力学性能的影响,并进一步探讨超声作用的强化机理.研究结果表明:影响充填体抗压强度的因素主次排序为超声功率、超声时间、搅拌时间,超声功率是影响充填料浆屈服应力和塑性黏度的显著性因素,搅拌时间次之,超声时间影响最小;充填体3 d、7 d、14 d和28 d抗压强度随着超声功率、超声时间和搅拌时间的增加均表现出先上升后降低的变化趋势,当超声功率、超声时间和搅拌时间分别为70 W、4 min和6 min时,充填体抗压强度达最优值;充填料浆屈服应力和塑性黏度与超声功率和超声时间均成负相关,而随着搅拌时间的延长呈先降低后增加的变化趋势.这是由于超声作用促进了液相中水泥和尾砂颗粒的分散,提高了浆体均匀性,促进了水泥水化进程;然而过高的超声功率和过长的超声时间导致水泥颗粒絮凝结构重聚,抑制水分子的扩散和浆体结构密实;适宜的搅拌时间有利于浆体分散,削弱颗粒间的摩擦和剪切作用,而过长的搅拌时间导致浆体结构被破坏,削弱了充填体的力学性能.
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2025,45(4):55-62, DOI:
Abstract:
为探明不同配比条件下钢渣全尾砂充填料浆的流变特性,采用控制剪切速率法开展了充填料浆流变试验,分析了质量浓度、灰砂比和钢渣掺量对料浆流变特性的影响,通过中心复合设计响应曲面法,探究了质量浓度、灰砂比和钢渣掺量对料浆流变特性的交互作用.结果表明:质量浓度对屈服应力和黏度的影响最显著,随着质量浓度的增加,屈服应力和黏度呈幂函数增长规律.钢渣的掺入降低了料浆的黏度与屈服应力,显著提升了料浆的流动性,钢渣掺量由0提升至25％时,屈服应力下降85.43％,黏度下降53.83％.对于各影响因素的交互作用,质量浓度与钢渣掺量对屈服应力和黏度的交互作用影响最显著,钢渣掺量的增加促进质量浓度对流变参数的影响程度,即随着钢渣掺量的增加,质量浓度对屈服应力和黏度的影响逐渐增大.参数寻优表明,当质量浓度为60％、钢渣掺量为30％、灰砂比为1∶8时,料浆屈服应力和黏度最小,流动性最高.
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江科, 董军庭, 蒋谋芳, 彭亮, 幸吉祥, 郑伯坤, 黄腾龙, 吴灿
2025,45(4):63-69, DOI:
Abstract:
矿山增储工作随着勘探理论发展和设备应用取得了长足的进步,大量矿山边深部新增资源的开发利用与现有生产系统的匹配度需重新论证,绿色充填回采面临充填倍线变化幅度大,原有料浆管道输送参数无法满足实际需求等问题.对矿山充填材料粒度分布、充填料浆流动性能等进行试验,确定合理的料浆输送质量浓度为70％~72％;通过理论分析计算,验证已有充填系统设计参数与矿体充填倍线的匹配度,质量浓度为70％和72％的料浆可实现的最大自流输送倍线分别为9.31和5.56;构建仿真模型验证理论分析的正确性.结果表明,质量浓度为72％时料浆可满足矿山老矿体2.3~4.9充填倍线采场自流输送的需求,而适当降低质量浓度至70％,能实现充填倍线7.2~8.7的新增矿体大倍线采空区自流充填的需求.为使矿山取得最佳技术经济效益,提出增设充填泵加压输送质量浓度72％料浆(方案一)和质量浓度70％的料浆自流输送(方案二),通过综合对比分析,方案一具有明显的优缺点,方案二无需技改、工艺流程更可靠,且方案二较方案一可节省充填运营成本约233.45万元/a,故方案二更优.
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2025,45(4):70-77, DOI:
Abstract:
以高流态矿渣脱硫石膏复合碱激发充填材料(HSD-AAM)为研究对象,分析了海水质量浓度对其凝结时间、流动性、强度的影响,进而通过SEM、XRD和TG DSC试验揭示了HSD-AAM 早期水化机理.结果表明:随着海水质量浓度的增加,HSD-AAM 凝结时间缩短、流动性降低、抗折强度及抗压强度提高.与纯净水拌合条件相比,100％质量浓度海水拌合下HSD-AAM 流动时间降低了约12％,初凝和终凝时间缩短了约28％和27％,养护1 d时抗折强度和抗压强度分别提高了约18％ 和19％,养护7d时抗折强度和抗压强度分别提高了约27％和17％.海水能够加速C -(A)-S H 凝胶、AFt和Friedel盐的水化进程,且碱激发剂能够加快前驱体与氯离子之间的水化反应,从而提升HSD-AAM 早期强度.
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2025,45(4):78-87, DOI:
Abstract:
现有隧道掘进机(TBM)施工的隧道围岩多以硬岩为主,富水软岩隧道敞开式TBM 施工是工程难题.针对某矿井工程富水软岩的困难地质条件,利用数值模拟与现场施工监测数据,分别从地质条件适应性、软弱破碎砂岩撑靴撑进、富水破碎砂岩水致软化等方面分析了敞开式TBM 在典型富水破碎软岩地层施工的可行性,并提出分级支护措施.现场监测结果表明,采用敞开式TBM 掘进,分级支护后顶板最大变形由9.2cm 降低至4.5cm,变形程度降低了51.1％,有效保证了巷道围岩的安全稳定.同时基于现场调研对施工成本及工期进行了对比分析,进一步验证了采用敞开式TBM 施工的可行性.最终施工结果表明,某工程项目历时396d安全顺利完成掘进任务,日最高进尺31.53m,月最高进尺521.53m,比计划工期提前6个月完成掘进任务,具有良好的经济效益和社会效益.
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2025,45(4):88-95, DOI:
Abstract:
为实现地下金属矿山爆破作业降本增效的目标,对太白金矿1100~1200m 中段矿岩中深孔爆破工艺进行了研究.选取岩石普氏硬度系数、矿岩容重、波阻抗、完整性系数、抗拉强度为矿岩可爆性分级指标,基于博弈论组合赋权法对这5个指标赋予合理权重,采用集对分析的方法计算待分级区域指标实测值与常用矿岩可爆性级别判据的最大联系度,以此确定了太白金矿六大勘探区域的矿岩可爆性等级.基于矿岩可爆性分级更新了矿区的原始爆破参数,在爆破效果仍不理想的Ⅳ级爆区设计了9个现场的3因素3水平正交试验,并根据得到的现场试验结果分析了各因素对爆破效果指标的影响程度,根据3个因素与爆破效果指标的关系对Ⅳ级爆区进行爆破参数优化,得出的太白金矿Ⅳ级爆区最优爆破参数为:炮孔排距1.5m,孔底距2.8m,邻近系数1.8.将该参数应用于太白金矿Ⅳ级爆区实际生产中,大块率和炸药单耗显著降低,一次崩矿量显著提高,实现了太白金矿中深孔爆破工艺的降本增效.
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2025,45(4):96-103, DOI:
Abstract:
地下金属矿山扇形中深孔爆破后易出现矿岩顶板垮落、悬顶及大块率高等问题,具有一定的安全隐患,且二次破碎成本较高.为保证爆破块度均匀及爆破作业面的安全,非常有必要对扇形中深孔爆破孔网参数进行优化研究.针对俄罗斯某矿炮孔直径为89mm的扇形中深孔爆破,通过分析爆破漏斗试验结果,得出孔网参数的合理范围:孔底距2.8~3.2m,排距2.3~2.5m.随后采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件对不同孔底距的爆破模型进行计算分析,得出最优孔底距为2.6~2.8m.采用优化后的孔网参数进行现场工业试验,爆破后采场爆破块度均匀,顶板稳定性较好,整体爆破效果良好.
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2025,45(4):104-119, DOI:
Abstract:
为了揭示动载作用下节理化巷道围岩变形破坏规律,采用3DEC软件模拟分析了某矿山爆破荷载作用下不同埋深、应力波峰值和荷载频率对节理化巷道围岩变形及失稳破坏特征的影响规律.结果表明:随着爆破荷载扰动时间的增加,节理化巷道顶板、底板和右帮位移均先增大后减小最后趋于稳定;巷道围岩位移随埋深与应力波峰值的增加呈线性增加的趋势,巷道围岩塑性区面积也随之增加,巷道围岩变形和破坏程度加深,巷道底板的变形破坏最为严重;巷道围岩位移随荷载频率的增加呈线性减小的趋势,巷道周围的塑性区面积略有减少.通过响应面法分析了3个因素对巷道围岩变形的影响作用,发现埋深对巷道围岩变形影响最为显著,应力波峰值次之,荷载频率影响最小.研究成果可为矿山安全生产提供理论指导.
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2025,45(4):120-127, DOI:
Abstract:
为研究弱胶结含水层井下开拓工程发生泥石流的机理,以新疆某矿弱胶结砂岩为研究对象,分析了其胶结特征与水理特性,利用孔隙率、膨胀率与渗透率数学模型,得出了矿山弱胶结含水层不同膨胀率条件下的渗透率.以此为基础,采用流固耦合模型分析了开拓工程处于不同埋深条件下,巷道松动圈围岩遇水膨胀过程中其周边塑性区及渗流场变化情况.研究表明:围岩遇水膨胀将增加含水层的透水性,提高其渗透率,当围岩膨胀率增加至30％时,巷道开挖后的单位涌水量将增加1.5~2倍,且随着开拓深度的增加,单位涌水量将大幅增加,为井下泥石流的发生提供充足的水源;弱胶结粉砂岩强度较低,开拓工程掌子面易形成塑性破坏区,且随着开拓深度的增加,巷道掌子面的塑性破坏越大,在地下水的侵蚀与冲刷条件下易崩塌、分解成为物源;井下裂隙发育区的围岩稳定性差,地下水渗流通道畅通、补给充分,在地下水作用下易膨胀垮塌、分解,并被地下水夹携而形成泥石流,为井下泥石流发生的重点区域.研究成果有助于进一步揭示弱胶结含水层井下开拓工程泥石流形成的机理.
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2025,45(4):128-136, DOI:
Abstract:
针对硬岩岩爆防控研究的不足,提出了切缝与锚杆锚固联合防控岩爆的方法.制备了不切缝的锚杆锚固试样、切缝的锚杆锚固试样及切缝注浆的锚杆锚固试样,开展了不同锚固体试样的锚杆预紧力松弛试验及双轴压缩试验,探讨了切缝与锚杆锚固复合围岩的强度及安全系数.结果表明,与单纯锚杆锚固相比,切缝将应力集中从锚杆锚固区转移至切缝端部,将破裂演化从锚杆锚固区周围转移至切缝远端,降低了试样承载能力、破坏剧烈程度及破碎程度.切缝注浆将应力集中区扩大化,形成了扁平化关键层,该区域从锚杆锚固区一直到切缝端部,将破裂演化从锚杆锚固区周围扩展至切缝远端,提高了试样整体承载能力.加载前和加载破坏后的3种锚固情况下的锚杆预紧力松弛规律基本一致,均呈现迅速衰减松弛、缓慢衰减松弛和稳定衰减松弛3个阶段,锚杆预紧力松弛过程可以反映锚固体内部破裂演化情况.建立了不同锚固情况下的复合围岩强度简化计算式,定义了耗能系数,得出了考虑耗能的开挖后复合围岩安全系数公式,给出了工程上可以采用的3种岩爆防控方式.研究结果可为硬岩岩爆局部解危、锚杆锚固、预测及防控等提供参考.
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2025,45(4):137-143, DOI:
Abstract:
裂隙岩体注浆加固后内部往往同时存在充填与未充填裂隙,为了研究裂隙差异充填下岩体的剪切特性,结合完整和破裂后注浆黏结红砂岩的室内直剪试验,构建了注浆黏结颗粒流数值模型,获得了注浆岩体细观力学参数.对含预制45°平行双裂隙红砂岩试样在未充填、半充填(左充填,右充填)以及全充填工况下开展法向应力直剪数值模拟.结果表明:半充填工况下,拉剪裂隙首先在张开隙隙两端产生,并逐渐向岩石两端扩展直至破坏,破坏后拉剪、压剪和张拉裂隙占比基本保持不变,其中拉剪裂隙占比最大,为80％左右;相较于左充填工况,右充填工况更快进入破坏阶段,但各裂隙数量均少于左充填工况;环氧树脂浆液充填裂隙能够减弱张开裂隙对岩体破坏时裂隙起裂的引导作用,并提高抗剪强度;左、右充填工况下抗剪强度相差不大,全充填工况下抗剪强度增大效果最佳.研究成果对裂隙岩体注浆效果评价具有参考意义.
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2025,45(4):144-155, DOI:
Abstract:
为探究冻融作用对条带状磁铁石英岩强度与声发射特征参数的影响,对冻融区间为[－20,20]℃、最长冻融周期为280次的条带状磁铁石英岩开展力学与声发射试验.结果表明:岩样单轴抗压强度由干燥时的200.93MPa下降到冻融280次后的106.64MPa,降低幅度为46.94％;冻融70次前后,声发射撞击率、累计撞击数、能率和累计能量在压密阶段、弹性变形阶段、微裂纹演化阶段均存在明显差异;高(周期≥70次)、低(周期≤40次)冻融周期对岩样造成的损伤有明显区别,高冻融周期岩样在荷载作用下的裂隙易发生摩擦、滑移、延伸等,导致岩样始终处于应力重分布状态,能量耗散程度较高;相较于低冻融周期岩样,高冻融周期岩样在微裂隙加速扩展阶段的声发射累计撞击数、振铃计数、能量分别降低了35.61％、41.44％、17.25％;高冻融周期岩样在破裂时的剧烈程度明显弱于低冻融周期岩样,随着冻融次数的增加,岩样的破裂特征逐渐由脆性向延性破裂过渡,岩样单一b 值呈先降后升的趋势;低冻融次数下岩样出现劣化主要是由自身微裂隙数量和尺度增加所引起的,而高冻融次数下岩样出现劣化则是由局域性裂隙网络之间贯穿和合并所导致的.
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2025,45(4):156-163, DOI:
Abstract:
为实现破岩过程的精准控制,研究不同岩石致裂阶段尾波信号的特征和演变规律,开展了三轴围压下超临界CO2 致裂砂岩的尾波信号试验,分析了砂岩在CO2致裂过程中的尾波信号演化特征及信号参数变化规律,建立了基于概率密度的尾波扩展敏感核函数,揭示了不同致裂阶段尾波信号的特征和演变规律.结果表明:超临界CO2致裂岩石可分为致裂前期、中期、后期和破坏后4个阶段;尾波波速相对变化率整体呈曲线下降趋势,体现岩样损伤的快速积累过程;扩散敏感核模型揭示了致裂过程中岩石损伤逐步累积,导致岩石内部波散射现象增强、能量损失加剧和尾波快速发育.
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2025,45(4):164-171, DOI:
Abstract:
为准确预测刚波夫主矿体露天矿揭露含水层后的矿坑涌水量,结合矿山已有水文地质资料开展矿山现场抽水试验,基于大井法中的承压转无压公式计算了矿山不同开采年份的矿坑涌水量.依据现场水文地质资料和抽水试验结果,将主矿体分为强富水区(Ⅰ)、中等富水区(Ⅱ)和隔水层(Ⅲ);矿坑在生产第3年推采至1300m水平时,地下涌水量最小;在生产第6年推采至1270m 水平时,地下涌水量达到最大值;结合正常雨季和暴雨季降雨量,计算矿坑总涌水量分别可以达到23152m3/d和46552m3/d.研究结果可为该矿山后续的防排水方案制定提供重要的数据支撑.
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2025,45(4):172-180, DOI:
Abstract:
为了增强石墨尾砂的抗剪性能,在室内直剪试验的基础上,通过单因素试验确定黏土掺量、含水率、生石灰掺量和聚丙烯纤维掺量对石墨尾砂抗剪强度的影响.采用响应面法(RSM)得到了黏土、水、生石灰的最佳配合比,并对最优配比方案进行验证.利用扫描电镜试验分析试样的微观特性.结果表明:随着黏土、水、生石灰和聚丙烯纤维的掺入,石墨尾砂固化物的抗剪强度和黏聚力均先升高后降低,内摩擦角趋于稳定;当黏土掺量为29.38％,含水率为15.82％,生石灰掺量为3.59％时,石墨尾砂固化物黏聚力最优,为9.4173kPa,试验得到的黏聚力平均值为9.487 kPa,预测值与试验值之间的相对误差为0.7％,小于5％,验证了该响应面设计模型的可行性.SEM 结果表明,改良后石墨尾砂颗粒与黏土之间聚合形成团聚结构,提高了固化物的抗剪强度.研究成果对石墨尾矿库边坡的加固和防护具有重要意义.
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2025,45(4):181-188, DOI:
Abstract:
以煤矸石、粉煤灰为原料,辅以硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥为胶凝材料,制备复配硅酸盐硫铝酸盐水泥煤基固废注浆材料.调整硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥的质量占比,研究不同质量占比水泥对注浆材料力学性能及流动性能的影响,并通过核磁共振分析注浆材料内部孔径特征,借助扫描电镜和能谱分析注浆材料水化产物.研究结果表明:硅酸盐水泥∶硫铝酸盐水泥质量比为3∶7时,试件28d抗压强度和抗折强度分别为17.05 MPa和5.00 MPa,坍落度为34.83cm,凝结时间为174min,综合性能最优;浆液材料主要水化产物为C-A-S-H 凝胶,其与矸石粉骨料、粉煤灰、C-S-H 凝胶形成的骨架互相加固,有效提高了试件强度;注浆材料内部孔径主要分布在0~0.63μm、1~4μm,且0.05~0.4μm 孔径占据主体地位.研究结果可为注浆材料的研发和工程应用提供一定的理论指导.
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2025,45(4):189-195, DOI:
Abstract:
常规矿山生态修复调查具有时间长、成本高、难于追溯过去等特点,存在一定的局限性,为快速、直观地获取区域内历史遗留废弃矿山的分布情况和修复进展,以滇西北为研究区,采用多时相遥感数据,总结区内历史遗留废弃矿山分析状态、矿山生态修复模式和具体修复措施等解译标志,进行详细解译分析,结合外业调查验证工作,摸清了区内历史遗留矿山图斑分布和后续矿山生态修复情况.结果表明,区内共有历史遗留矿山图斑3060个,占损类型以采场和中转场地为主,占总图斑数量的81.8％,涉及矿种以非金属矿为主;矿山修复方面,完成修复治理的矿山图斑765个,面积约1468hm２,修复方式以工程修复为主.调查研究成果可为废弃矿山调查与修复治理提供参考,也可为矿山生态修复规划、政策制定和矿山生态修复治理工作部署等提供重要数据支撑.
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2025,45(4):196-203, DOI:
Abstract:
为了研究动态障碍物对矿井风速的影响,选取矿车在运输巷道行驶时的巷道进口风速、矿车行驶速度、矿车长度、阻塞比4个影响因素,运用动网格技术进行数值模拟,得到不同因素对巷道风流影响的变化规律.研究结果表明:巷道进口风速与矿车行驶速度的差值越大,巷道横截面的平均风速变化程度越明显,矿车对巷道风流的干扰距离也越长,使得矿井通风系统的稳定性受到较大影响;矿车长度和阻塞比对矿井通风系统稳定性的影响较小.运用SPSS软件中的逐步线性回归分析方法得到4个因素对巷道风速变化程度的影响由强到弱依次是矿车行驶速度、巷道进口风速、阻塞比、矿车长度.研究结果对维持矿井通风系统稳定性有着重要的意义.
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2025,45(4):204-211, DOI:
Abstract:
为了降低球磨机的能耗,采用ZQM250×100型球磨机对高压辊磨后的某铁矿的磨矿能耗进行了研究,并使用磨后新生成的－0.074mm 粒级产品所需的能量作为磨矿能耗的评估标准.通过响应曲面法分析并预测了磨矿过程中,球磨机的介质充填率、加矿量、加水量和磨机频率对新生成－0.074mm 粒级产品的能耗影响、因素之间交互作用的显著性和最佳试验条件,并与单因素试验结果进行了比较.单因素试验得到的最佳条件:介质充填率为40％,加矿量为700g,加水量为300mL(质量浓度70％),磨机频率为50Hz,对应的新生成－0.074mm 粒级产品的能耗为169.54(kW·h)/t.响应曲面法分析得出:磨机频率对新生成－0.074mm 粒级产品的能耗影响最大,然后依次是介质充填率、加水量,加矿量;介质充填率与磨机频率的交互作用影响最为明显,随后依次是加水量与磨机频率、加矿量与加水量、介质充填率与加矿量、加矿量与磨机频率、介质充填率与加水量.基于响应曲面法的模型预测显示,最佳试验条件为:39.71％的介质充填率,698.15g的加矿量,339.65mL(质量浓度67.27％)的加水量,以及49.73Hz的磨机频率.在此最佳条件下,新生成－0.074mm 粒级产品的能耗预测值为120.53(kW·h)/t,验证试验的能耗平均值为118.97(kW·h)/t,与预测值非常接近,说明响应曲面法预测模型是合理且有效的.
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2025,45(4):212-219, DOI:
Abstract:
为了解决摆式磨机存在的能耗高、风道积料和局部磨损等问题,对现有进气风道(蜗壳和风道叶片)结构进行了分析.基于流体动力学与多相流及离散元耦合仿真技术,对摆式磨机的内部风场与颗粒场进行了数值模拟.开展了蜗壳线型、风道叶片角度和叶片数量的响应面仿真试验.结果表明,优化蜗壳线型有利于降低压损和设备能耗,合理选择叶片角度和叶片数量有利于降低风道中的速度风流不均匀系数,进而调控流场.基于压损和不均匀系数的多目标优化,确定了风道结构的最优方案为:采用蜗壳2,叶片数量18片,叶片角度55°.优化方案的成品颗粒收集效率高达95.3％,比企业原方案提高13.5％.仿真结果与现场试验数据较一致,可以为摆式磨机的结构优化设计提供指导.
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黄源峰, 何剑锋, 张峰源, 李卫东, 聂逢君, 汪雪元, 瞿金辉
2025,45(4):220-228, DOI:
Abstract:
针对现有铜矿石品位分类中所应用的卷积神经网络缺乏构建与归纳长距离特征关系不足的问题,提出了一种结合Swin Transformer和EfficientNet的集成模型的铜矿石品位分类方法.该方法充分利用了Swin Transformer V2-t架构对长距离特征关系的归纳能力,以及EfficientNetV2-s捕捉细微局部特征上的优势,通过增设线性层以整合两模型的输出结果,并根据单个模型自身输出动态调整线性层的权重,以优化映射关系,进而显著提升分类性能.试验验证表明,此融合模型在分类任务上的准确率达到92.891％,精确率达到93.095％,召回率达到92.654％.相较于未集成前的单一模型,集成后的综合模型在分类准确率上提升了1.3个百分点,精确率分别提升了1.9个百分点和2.186个百分点,召回率则分别提高了0.474个百分点和0.237个百分点.
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2025,45(4):229-237, DOI:
Abstract:
煤矸分选是煤矿生产的必要环节,煤矸自动识别是实现智能化分选的前提.基于深度学习的煤矸石目标检测可以充分利用图像特征,其精度上限高,但存在模型计算量较大、难以部署实时分选现场等问题.针对上述问题,提出轻量级的DVBS-YOLOv8s煤矸石目标检测方法.为了提高模型的推理速度,在YOLOv8s的网络骨干部分引入DSConv和Vanillanet模块,在网络颈部引入Slim-neck实现轻量化;为了提高模型对皮带背景和煤矸石目标的特征抓取能力,引入BoT 和Slim-neck;最后利用WIoU 和Soft-NMS算法增强训练效果.搭建图像采集试验平台,并自建14790张煤矸石图像作为数据集进行试验,结果表明,在煤矸石目标检测任务中,与YOLOv8s相比,改进后的DVBS-YOLOv8s-WS网络模型更加关注全局特征,增大了感受野,同时推理速度加快了32％;与YOLOv5系列、YOLOv7系列、SSD、Faster-RCNN和YOLOv8s相比,检测精度和速度均有所提高,为实现基于深度学习的煤矸石高精度实时分选提供了参考.
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张维佳, 刘永茂, AZZAYATumendelger, 闫宝宝, ALENSilam, 刘双有
2025,45(4):238-247, DOI:
Abstract:
针对内蒙古某锌多金属矿山的锌精矿含砷超标及砷精矿品位低的问题,对铜、锌、砷浮选工艺进行了系统研究.采用石灰、腐植酸钠、硫酸锌组合抑制砷硫矿物,用乙黄药与Z-２００作组合捕收剂强化铜浮选的选择性;锌浮选阶段以石灰、NY 作为抑制剂抑制砷,用硫酸铜活化闪锌矿,并采用捕收剂ZC,提高了锌的回收率;砷浮选阶段对铜锌浮选尾矿进一步细磨(－0.074mm 占68.10％),并通过硫酸、水玻璃、硫酸铜药剂组合提高砷的回收率.通过优先浮选工艺,分别获得铜精矿品位29.35％、回收率82.17％,含砷0.46％;锌精矿品位46.85％、回收率86.34％,含砷0.52％;砷精矿含砷品位32.20％、回收率87.94％.磨矿细度优化至－0.074mm 占80.13％时,铜锌矿物解离度显著提高,相比于原选矿工艺,大大地降低了铜锌精矿的砷含量.研究结果为解决高砷锌多金属矿选矿难题提供了技术参考.
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2025,45(4):248-256, DOI:
Abstract:
我国榴辉岩型金红石矿资源分布广泛、储量丰富.然而金红石矿大部分属原生矿,因其品位低、嵌布粒度细、矿石性质复杂、与脉石表面性质差异较小,为矿物的选别带来难题.目前,金红石选矿工艺流程复杂、生产成本较高、回收周期长,致使我国的金红石资源难以得到有效的开发利用.针对青海某低品位榴辉岩型金红石矿,开展了全粒级浮选回收短流程工艺试验研究.结果表明:“全粒级短流程浮选回收”工艺对该矿石具有良好的适应性.通过“二粗四精”的浮选流程对筛分脱泥原矿进行分选,可以得到产率3.21％,TiO２ 品位61.70％、回收率63.14％的良好指标,金红石矿得到了充分的回收利用.该工艺实现了金红石矿物的短期回收,可以简化选矿流程,节省该矿的生产成本,亦有利于后续的再选提质.
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2025,45(4):257-265, DOI:
Abstract:
贵州某高硫高硅铝土矿采用反浮选进行脱硫脱硅,分析了磨矿细度、pH 调整剂、活化剂、捕收剂、起泡剂和抑制剂等对浮选脱硫脱硅效果的影响,确定了该铝土矿浮选脱硫脱硅的最佳试验条件.研究结果表明:原矿在磨矿细度－0.074mm 占比为75.00％、碳酸钠用量为1500g/t、硫酸铜用量为100g/t、混合捕收剂用量为300g/t、起泡剂用量为84g/t时,原矿经过“一粗一精两扫”的反浮选脱硫闭路试验处理,得到产率为79.27％、脱硫率为85.58％、含硫量为0.31％的脱硫铝精矿;脱硫铝精矿在磨矿细度－0.074mm 占比为88.00％、碳酸钠用量为600g/t、可溶性淀粉用量为200g/t、捕收剂Y28用量为525g/t时,经过“一粗一精两扫”的反浮选脱硅闭路试验处理,得到的铝精矿产率为64.21％、Al2O3 回收率为68.46％、Al2O3 品位为59.37％、铝硅比为5.83、含硫量为0.32％.
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2025,45(4):266-277, DOI:
Abstract:
为了探究不同电解质溶液下颗粒间相互作用对矿浆流变性的影响,以石英和方解石为研究对象,采用旋转流变仪研究了Ca2＋/Mg2＋ 浓度对单一石英/方解石矿浆和混合矿浆的表观黏度和屈服应力的影响,结合Zeta电位、DLVO 理论计算和悬浮液浊度测试,揭示了不同Ca2＋/Mg2＋ 浓度下矿物颗粒的表面电性、颗粒间相互作用和凝聚行为,建立了颗粒微观作用与矿浆流变性的理论关系.结果表明:Ca2＋/Mg2＋ 浓度的增加可以降低颗粒表面双电层厚度,增强颗粒间的吸引作用,促使颗粒发生同相凝聚,导致单一石英、方解石矿浆的表观黏度和屈服应力升高,悬浮液浊度降低;Ca2＋/Mg2＋ 浓度的增加会减弱石英与方解石间的吸引作用,削弱二者间的异相凝聚,导致混合矿浆的表观黏度和屈服应力降低,悬浮液浊度升高;石英＋方解石混合矿浆的屈服应力与溶液的德拜长度呈对数关系,与两种不同颗粒表面电位差值的平方呈正相关关系.
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2025,45(4):278-288, DOI:
Abstract:
掌握矿井水特征及功能性利用适宜性是实现矿井水分源处理、分级利用资源化的前提.以榆树岭煤矿矿井水为研究对象,采集不同区域矿井水进行水样检测,划分矿井水资源化利用类型,建立评价体系,综合分析矿井水不同利用方向的功能适宜性.研究表明:矿井水化学类型主要为SO４２-·Cl－-Na＋型,Ⅴ类水隶属度为0.812~0.991,水化学组分含量高,存在饮用、灌溉与工业用水三种潜在利用途径;各类矿井水饮用适宜性评价结果均为Ⅲ级、Ⅳ级,不适宜饮用,在灌溉和工业用水适宜性上,不同类型矿井水评价结果差异较大,采空区积水、裂隙水的钠吸附比、雷兹纳稳定指数分别在3~10.8 (mmol·L－１)１/２、6.1~6.5之间,显示对土壤理化性质影响较小且基本无腐蚀性,适宜于灌溉和工业用水;火烧区积水饱和指数为0.8~1.2,超过0.6,具有结垢倾向,一般不能直接作为灌溉水使用,但可用于工业用途;水仓水水质受污染严重,可溶性钠百分比(78.4％~84.5％)、镁危害比(62.9％~72.0％)、雷兹纳稳定指数(7.2~7.7)、拉森比率(8.0~12.0)等指标显示该类型水对土壤碱度及渗透性危害较高,并且具有严重腐蚀性,功能性利用潜力较差.
2025年第45卷第4期
2025年第45卷第4期
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2023,43(9):1-6, DOI:
Abstract:
采用 FLAC3D软件模拟分析了采空区矿柱的稳定性,发现充填治理采空区后,矿柱的稳定性显著改善.首先采用挖机干式回采＋造浆后管道输送的方式,将老尾矿库尾矿与破磨后的矿石一同进入再磨流程;然后通过增加深锥浓密系统和混凝土拖泵提高尾砂利用率,增加充填距离,优化改造现有充填系统;最后采用环形中深孔爆破回采顶底柱,以切割天井为自由面深孔爆破崩落回采间柱,遥控铲运机完成出矿.经过１a的现场工业试验,老尾矿再选获得 Au回收率为57％,年增净利润3471万元;矿柱回采率为70％~80％,新增2.4万t矿石量和97kg金属量,新增利润2965万元,经济效果显著.
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2024,44(9):1-8, DOI:
Abstract:
近年来,随着浅部矿产资源的消耗殆尽,我国地下金属矿山正向1500 m 以深以及年产1000 万t/a以上深井大规模开采方向发展.提升系统是矿山深部开采所必需的关键设备,现有的竖井提升技术难以满足我国深井大规模开采的需求.对摩擦式提升、多绳缠绕提升两个主要深井大规模提升的关键理论与技术装备研究现状进行了综述,并对各自技术优势与特点进行了剖析,提出连续提升、通过采选充一体化减少提升量、降低提升载体的重量占比是未来应对深部大规模开采提升需求的重点研究方向和发展趋势,以期为金属矿山深井大规模开采的提升系统提供新的解决思路和方法.
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2006(2):81-82,85, DOI:
Abstract:
分析了中国矿山安全中存在的问题,认为矿山生产环境、矿山技术设备和矿山生产管理是影响矿山安全的3个主要方面。提出运用先进的科学技术方法和建立健全高效的安全管理机制来加强矿山安全生产。
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2008(5), DOI:
Abstract:
针对中金岭南公司统计工作的难点,以及原有统计软件单机运行、集成性差、工作效率不高的状况,结合多元化经营的实际情况和精细化管理的要求,提出并设计开发了基于网络的中金岭南统计工作新平台,从技术上和流程上为企业统计工作实现精细化管理提供了有力支持。
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2002(6):1-3,59, DOI:
Abstract:
生产矿山的配矿环节受多种条件的制约，作者在考虑各种配矿受限条件的基础上，用混合型整数线性目标规划方法研究了用于露放和地下矿编制短期生产配矿计划的数学模型，并论述了数学模型的解算方法。
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1999(4):8-11, DOI:
Abstract:
半连续工艺系统因其环节数量多，环节之间的配合及设备类型对系统生产能力的影响甚大。本文主要研究半连续工艺系统中环节配合与设备选型的问题，以提高系统作业效率及总产出能力。
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2008(5), DOI:
Abstract:
巷道工程的稳定是矿山生产的关键,巷道的变形破坏制约着矿山的生产,特别在高应力破碎软岩矿区,这一问题尤为严重。针对金川矿区的复杂地质构造条件,对影响巷道工程稳定的客观因素(地应力、地质构造、地下水、岩体时间流变效应等)和人为因素(开采扰动、爆破、巷道空间布置、支护方式等)进行了综合分析,提出了巷道优化布置和支护的合理建议,为矿山进行合理的巷道工程设计和施工提供科学依据。
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2008(5), DOI:
Abstract:
地形是区域自然环境的重要组成部分,数字地形分析为人们研究地表演化过程提供了全新的技术支持。基于1∶10000比例尺DEM数据,在数字地形分析的基础上,对平朔露天煤矿区原始地貌和人工堆垫地貌的高程-平面面积、高程-地表面积和地表水系结构进行了对比研究。结果表明,人工堆垫地貌较原始地貌高度增加20~100 m;面积随着高程变化而变化,相同高程情况下人工堆垫地貌的表面积要比原始地貌大。人工堆垫地貌较原始地貌的面积在海拔1475,1425和1350 m处变化幅度大;矿区地貌景观特征发生了巨大的变化,人工堆垫地貌呈塬面水平梯田形,顶上平坦,坡面为凸形;人工堆垫过程引起原始地貌地表水系的自相似性遭破坏,人工堆垫地貌出现了环形和放射状水系,现代水系格局尚未定型。
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2008(5), DOI:
Abstract:
从矿产资源开发利用的背景、方式与效应等方面,比较了我国西部与国外落后地区矿产资源开发利用的相同和不同之处,并得出对西部矿产资源合理开发利用的启示。
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1997(2), DOI:
Abstract:
为了加快地下矿山建设速度，扩大开采规模，提高经济效益，我国有色、冶金、黄金和化工等系统的众多地下矿山采用了进口或国产铲运机共900余台进行采场出矿和掘进出碴。在所使用的铲运机中，有64％为进口产品，不仅价格昂贵，且因关键件未国产化，无备件来源，导致数百台报废。80年代中期以来，长沙矿山研究院与有关企业合作，先后研制成功几种斗容2m3以下质量较好的小型铲运机，占领了国产铲运机70％以上的市场，解决了过去铲运机主要依靠进口的局面。但是，随着我国无轨矿山规模的扩大，原使用斗容2m3以下的小型铲运机已不能满足生产需要…
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2008(5), DOI:
Abstract:
针对"U"型通风工作面采空区上隅角容易积聚瓦斯,以渗流理论为基础,根据气体扩散定律和质量守恒定律,建立了顶板走向钻孔抽放采空区瓦斯流场模型。在Visual-Basic6.0平台上,利用工程软件SURFER模拟了抽放钻孔周围瓦斯压力场。结果表明,煤体自身所具备的条件和抽放瓦斯的技术条件是影响瓦斯抽放量的主要因素,采取诸多因素相结合的切实可行方案,顶板走向钻孔抽放采空区瓦斯可以取得良好的效果,在技术上是可行的。
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2000(6):1-2, DOI:
Abstract:
本文从安全开深度的概念出发，分析了安全开采深度与开采厚度及建筑物的临界变形之间的关系，获得了安全开采深度的确定方法，这对确定是否采取地下开采保护措施和地面建筑物保护措施，具有重要的指导作用 。
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2008(1):32-34, DOI:
Abstract:
考察了不同碳链长度的胺类捕收剂对异极矿、石英、白云石和褐铁矿浮选行为的影响,讨论了胺的碳链长度对捕收异极矿的影响。结果表明,在pH为9~11的条件下,异极矿的浮选回收率最高,胺对异极矿的选择性随着脂肪胺碳链长度的增加而增加,其中,十八胺对异极矿具有较好的捕收能力和选择性。
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2000(6):37-40, DOI:
Abstract:
对岩体断裂控制爆破方法进行了归类，总结和分析了常用方法的断裂控制机理，讨论了实现断裂控制爆破的参数和应用效果，指出岩石断列控制爆破的发展前景广阔。
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2002(6):4-6,15, DOI:
Abstract:
根据金翅岭金矿4号矿体的开采技术条件，首先初选4种采矿方法，通过技术经济综合比较淘汰劣势明显的方法，对其它方法，应用模糊数学方法，量化影响采矿法选择的指标，建立模糊评判矩阵，最后选择出最佳的采矿方法为下向人工假顶中央天井分层进路空场法。
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2000(6):8-10, DOI:
Abstract:
在铜绿山矿井下残留矿柱回采中，采用超前拉槽、分次落矿、梯段式推进等新颖独特的采矿工艺技术，圆满地解决了残矿回收过程中技术与经济难于统一的问题，取得了良好的技术效果和显著的经济效益。该项技术具有很高的借鉴价值和广阔的推广应用前景。
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2008(5), DOI:
Abstract:
矿区生态系统健康预测模型是矿区生态系统健康评价理论的重要组成部分,是实现矿区生态系统健康管理的有效途径。结合矿区复合生态系统的特点,建立了研究矿区生态系统健康灰色预测模型,并对研究矿区进行了预测。结果表明:研究矿区的生态系统健康状况呈下降趋势,应加强矿区生态系统的管理和调控,以促使其向良好的方向发展。
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2008(5), DOI:
Abstract:
叶绿素浓度往往是植物营养胁迫、光合作用能力和植被发育阶段的良好指示剂。对不同程度铜胁迫下玉米的"红边"变化规律的研究表明:随着铜胁迫程度的不断加深,"红边"波长位置有规律地沿着波长轴不断向蓝光方向移动;叶绿素浓度与其"红边"波长位置之间有着极强的线性相关关系。在分析的基础上,建立了基于"红边"波长位置的叶绿素浓度回归模型,其复相关系数(R2)达到0.884为植被受重金属污染时开展高光谱遥感监测研究打下了坚实的基础。
